某实验小组用自由落体运动验证机械能守恒定律。

1. 某实验小组用自由落体运动验证机械能守恒定律。

(1) 实验中，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落。该小组同学在实验操作过程中出现如图1所示的五种情况，其中操作规范正确的是。

(2) 某同学实验操作过程规范，得到一条点迹清晰的纸带，如图2所示。纸带上O点为重物自由下落时的起始点（O、A间有部分点未画出），选取五个计数点A、B、C、D、E，相邻计数点间还有一个计时点（图中未画出）。测出A点距起始点O的距离为 $\text{[math]}$ ，点A、C间的距离为 $\text{[math]}$ ，点C、E间的距离为 $\text{[math]}$ ，已知交流电的频率为f，当地重力加速度为g。若要验证重物从O点运动到C点的过程中机械能守恒，则需验证的表达式为（用字母 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、f、g表示）。

(3) 关于实验中的操作及数据处理，以下说法正确的是______。 A. 实验时应先松开纸带再接通电源 B. 若交流电的频率为50Hz，用（2）中的表达式验证机械能守恒定律时，纸带上打下的第1个点和第2个点间的距离大于2mm，这样的纸带不能选用 C. 某同学用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘 $\text{[math]}$ 图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，且斜率为g，则重物下落过程中机械能守恒

【考点】

验证机械能守恒定律;

【答案】

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实验探究题普通

1. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。图乙所示是用游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数d=cm；实验时将滑块从水平气垫导轨的右端由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间 $\text{[math]}$ ，则滑块经过光电门时的瞬时速度为v=m/s。在本实验中，为了验证系统的机械能是否守恒，需要测量的物理量除了d、Δt、重力加速度g和图示位置滑块到光电门的距离s外，还需要测量和。

实验探究题普通

2. 某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器，用天平测出A、B两物块的质量 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， A从高处由静止开始下落，B拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律，图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器计时周期为 $\text{[math]}$ ，则：

(1) 在打点0~5过程中系统势能的减小量 $\text{[math]}$ J，系统动能的增加量 $\text{[math]}$ J，由此得出的结论是：（重力加速度 $\text{[math]}$ ，结果均保留三位有效数字）

(2) 实验结果显示，动能的增加量小于重力势能的减少量，主要原因可能是______。 A. 工作电压偏高 B. 存在空气阻力和摩擦阻力的影响 C. 先释放重物，后接通电源打出纸带 D. 利用公式 $\text{[math]}$ 计算重物速度

(3) 用v表示物块A的速度，h表示物块A下落的高度。若某同学作出的 $\text{[math]}$ 图像如图丙所示，则可求出当地的重力加速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （结果保留三位有效数字）。

实验探究题普通

3. 某实验小组用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。他们将一小钢球用细线系住悬挂在铁架台上，并在小钢球静止位置A点的正下方固定一光电门。小钢球的底部固定一宽度为d的遮光条，并使其与细线在一条直线上。将小钢球拉至M点，测出此时细线与竖直方向之间的夹角为 $\text{[math]}$ ，将小钢球由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间为t。实验测得悬挂点到球心的距离为L。当地的重力加速度大小为g。

（1）用50分度的游标卡尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为 $\text{[math]}$ mm；某次测量中，计时器的示数为0.0025s，则小钢球经过A点时的速度大小为m/s。

（2）若所测的实验数据在误差允许范围内满足表达式（用g、L、d、t、 $\text{[math]}$ 表示），即可知小钢球由M点运动至A点的过程中机械能守恒。

（3）多次实验发现，若以A点为重力势能零点，小钢球在M点的重力势能略小于它在A点的动能，造成这一结果的原因是。

实验探究题普通